Question

【題目】乙烯、苯乙烯均是重要的化工原料。

工業上可用乙苯催化脫氫方法制備苯乙烯

①已知部分化學鍵的鍵能如下：

化學鍵	C-H	C-C		H-H
鍵能/(kJ/mol)	412	348	612	436

則+H2(g)的________kJ/mol。

②實際生產中常在恒壓條件下摻入高溫水蒸氣作為反應體系的稀釋劑水蒸氣不參加反應。在一定壓強、900 K的條件下，乙苯的平衡轉化率隨著的增大而________填“增大”“減小”或“不變”。隨著反應的進行，少量積碳會使催化劑活性減弱，水蒸氣還有利于恢復催化劑活性，原因是____________用化學方程式表示。

苯乙烯可由乙苯和催化脫氫制得。其反應歷程如下：

乙苯平衡轉化率與的關系如圖所示，當P(CO2)< 15 kPa時，乙苯平衡轉化率隨著增大而增大，其原因是__________，當P(CO2)> 15 kPa時，乙苯平衡轉化率隨著增大反而減小，其原因是____________。

研究表明金屬次卟啉二甲酯能夠順利地選擇性催化氧化苯乙烯生成苯甲醛，以該反應原理設計成酸性燃料電池，則電池負極的電極反應式為 ________。若該電池消耗標準狀況下22.4L的，則外電路中理論上轉移電子的物質的量為________。

(4)上海交通大學仇毅翔等研究了不同含金化合物催化乙烯加氫的反應歷程如下圖所示：

則____________，催化乙烯加氫效果較好的催化劑是________(選填“”或“”)。

Answer 1

【答案】+124 增大 C＋H2O(g)CO＋H2 隨著壓強增大，反應物濃度增大，促進平衡向右移動 過多的會造成催化劑表面乙苯的吸附下降 -8e-+3H2O=+8 H++CO2 4mol 129.6 AuPF3＋

【解析】

(1)①反應熱＝反應物總鍵能生成物總能鍵能，由有機物的結構可知，應是CH2CH3中總鍵能與CH＝CH2、H2總鍵能之差；

②恒壓下，加入水蒸氣稀釋劑，相當于增大容器體積；高溫下，水蒸氣可與碳反應；

(2)由反應歷程可知乙苯與二氧化碳在催化條件下反應生成苯乙烯和一氧化碳，增大二氧化碳濃度，有利于平衡正向移動，但二氧化碳濃度過大，減少催化劑對乙苯的吸附；

(3)負極發生氧化反應，苯乙烯被氧化生成苯甲醛；若該電池消耗標準狀況下22.4L的O2，即1mol氧氣，反應中O元素化合價由0價降低為2價，則轉移4mol電子。

(4)由反應物、生成物的總能量比較確定焓變，由圖可知AuPF3＋對應的活化能小。

(1)①反應熱＝反應物總鍵能生成物總能鍵能，由有機物的結構可知，應是CH2CH3中總鍵能與CH＝CH2、H2總鍵能之差，故△H＝(5×412＋3483×412612436)kJmol1＝＋124kJmol1，故答案為：＋124；

②恒壓下，加入水蒸氣稀釋劑，相當于增大容器體積，則使平衡正向移動，增大轉化率；高溫下，水蒸氣可與碳反應增大，可減少積碳，有利于反應進行，發生C＋H2O(g)CO＋H2，故答案為：增大；C＋H2O(g)CO＋H2；

(2)由反應歷程可知乙苯與二氧化碳在催化條件下反應生成苯乙烯和一氧化碳，增大二氧化碳濃度，有利于平衡正向移動，但二氧化碳濃度過大，會造成催化劑表面乙苯的吸附下降，故答案為：隨著CO2壓強增大，反應物濃度增大，促進平衡向右移動；過多的CO2會造成催化劑表面乙苯的吸附下降；

(3)負極發生氧化反應，苯乙烯被氧化生成苯甲醛，電極方程式為-8e-+3H2O=+8H++CO2；若該電池消耗標準狀況下22.4L的O2，即1mol氧氣，反應中O元素化合價由0價降低為2價，則轉移4mol電子，故答案為：-8e-+3H2O=+8H++CO2；4 mol；

(4)由反應物、生成物的總能量可知a＝129.6kJ/mol0＝129.6kJ/mol，由圖可知AuPF3＋對應的活化能小，則催化效果好，故答案為：129.6；AuPF3＋。